SE437730B - Forfarande och anordning for optisk metning av dimensionen hos en kropp - Google Patents

Description

7900285-3 rastret till fotoelektriska omvandlare 7, vilka omvandlar ljuspulserna till elektrisk form. För att pulsernas arnplitud skall vara konstant och för att pulser skall kunna bildas från vart och ett av rastrets genomskinliga områden, rnåste den använda ljusstrålen ha högst .sanna bredd som rastrets svarta ogenom- skinliga område.

Bastret kan konstrueras rrlycket finindelat; i optiken kallas en dylik anordning för gitter. Bastrets indelning begränsar sålunda ej den med detta system uppnådda precisionen.

I Även ljusstrålen, franför allt en monokrornatisk laserstråle, kan fokuseras till :mycket tunn. Fokuseringspunktens diameter och den arnkonmnnde ljusstrålens konvergens står emellertid i korrelation med varandra. I exemplet i figur 2 kan fokuspunktens diameter och strålens konvergens bestämmas enligt formeln _1_ 2 T.ex. djupprecisionen som motsvarar fokuspunktens dubbla diameter d=låšlí (1) erhållas ur formeln ~ 2 d 212 = ' - (2) I en anordning enligt figur 1 fokuseras ljusstrålen till sin rninirni- bredd på endast en rasterpunkt, annorstädes ligger fokus antingen framför eller bakom rastret. Vid förbättring av måtprecisionen stöter man sålunda på optikens grundproblem, på fokus-djupprecisionsproblemet. I måtanordningar, som används i praktiken, ställs gränsen av ljusets diffraktion enligt formeln (1). Precisionen kunde förbättras genon användning av blått eller ultraviolett ljus, men tillför- litliga. och billiga laseranordningar, som utsänder dylikt ljus, har ej tillsvidare funnits att tillgå. Användning av annat än laserljus i en anordning enligt detta mätförfarande kornmer till följd av färgavvikelser och fokuserings- svårigheter ej ifråga. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera ovannämnda olägen- heter och att öka den optiska mätningens precision.

Detta ändamål uppnås genom att tillämpa ovannämnda uppfinning, som grun- dar sig på den iakttagelsen, att mätprecisionen kan förbättras genom att bilda mätrastret av två eller flere, identiskt indelade, parallellt placerade, men varandra överlappande delraster, från vilka mottagna ljuspunkter anges och rälmas separat från varje delraster. Pulsernas antal kan räknas med computer och genom att jämföra från olika raster erhållet antal, kan nätanordnirxgens funktion automatiskt kontrolleras och i störningsfall ett felaktigt resultat förkastas.

Iiärmare bestämt kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen huvudsak- ligen därav, att man utnyttjar ett sådant raster, som med avseende på indelningen i områden är uppdelat i åtminstone två identiskt indelade, parallellt placerade ___ _ _-,....-.- oPcot-ïtíir-LHY vaoezas-3 3 och varandra överlappande delraster, från vilka de erhållna ljuspulserrla indikeras och räknas skilt för vardera delrastret.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas å sin sida huvudsakligen av, att - rastret med avseende på indelningen i omr-åden är uppdelat i två identiskt indelade, parallellt placerade och varandra överlappande delraster, - den fotoelektriska omvandlaren är på motsvarande sätt uppdelad i åtminstone två. skilda delomvandlare för mottagande av ljuspulserna från respektive delraster, och att - anordningen omfattar räkne- och jämförelseorgan för uträkning och behandling av de från delomvandlaren kommande strömpulserna.

Det bör dock beaktas, att patentbeskrivningen och de bifogade ritningar- na bör vid bestämmande av skyddsområdet på i patentlagen förutsatt sätt i sin helhet tagas i betraktande.

Med hjälp av uppfinningen kan precisionen i en på ljusstrålens svep baserad digitalisk mätanordning förbättras betydligt över de möjligheter,som beretts genom tidigare kända lösningar.

Uppfinningen skall nedan betraktas närmare med hjälp av bilagda rigningar.

Figur 1 föreställer, såsom redan framgått, schematiskt ett rnätförfarande, som ligger som grund för uppfinningen.

Figur 2 föreställer fokuseringen av en ljusstrâle.

Figur 3 föreställer en i ett förfarande och en anordning enligt uppfin- ningen använd ,av två delraster bestående rasterkonstruktion.

Figur 4 föreställer, delvis schematiskt, ett nätförfarande enligt upp- finningen.

Enligt figur 1 träffar en från en laser 2 utgående stråle en roterbar spegel 5, varifrån den reflekteras till en annan spegel 14, vars snittyta har formen av en parabelbåge. Den roterande spegeln 3 har anordnats i fokus av den tilltänkta parabeln, varvid de från den paraboliska spegeln U reflekterade strålarna 8' är parallella. Då spegeln 5 roterar i pilens E riktning, sveper den från den paraboliska spegeln 14 reflekterande strålen 8' över rastret 6 utan att ändra riktning. Härvid erhålles på rastret 6 en exakt "skugga" av den kropp 1 som skall mätas, då strålen 8' rör sig över rastrets 6 längd. Pâ området a och c uppstår ljuspulser, emedan stréílen 8' bryts vidvarje ogenom- skinlig strimla, d.v.s. det uppstår ett blinkande ljus. På det mellanliggande omrâdet b, hindrar den kropp l som skall mätas, å sin sida, strålen 8' från att nå rastret 6, varvid inga pulser uppstår. Tjockleken av den kropp som skall mätas erhålles härvid ur formeln = h - a - c (3) vari h avser rastrets totala längd. Som rnätenhet fungerar en indelningsgradering, 19002$5'3 ” d.v.s. denoogenomskinliga och den genomskinliga delens geznensarmrla bredd, t.ex. 2 mm. p Den paraboliska spegelns ll struktur är till följd av bågdelens korthet lätt, och dess precision begränsar ej precisionen i det tillämpade förfarandet.

T.ex. vid rnätning av stocktjocklekar, kan den paraboliska spegelns 14 kiöknings- radie variera i området 2 - 5 m.

I beskrivningen ovan bildar lasern 2, den roterande spegeln 3 och den paraboliska spegeln 14 tillsammans de sveporgan, med hjälp av vilka ljusstrålen 8' kan förflyttas utan att ändra sin riktning.

Den fotoelektriska omvandlaren 7, som mottar ljuspulserna omvandlande dem till strömpulser, har indelats i två separata delomvandlare 7A och 7B,för mottagande av från delraster 6a och 6b kommande ljuspulser.

Rastret 6 består av turvis anordnade ogenomskinliga och genomskinliga strimlor 11, 10 och är anordnat framför den fotoelektriska omvandlaren 7 så, att ljusstrålen 8', då den träffar rastret 6, kan passera genom det vid de genom- skinliga striinlorxoa 10. -Rastret 6 har i exempelfallet indelats i två med hänseen- de till strimlorna 10, 11, identiskt indelade, parallellt placerade och varandra överlappande delraster 6a och 6b. Anordningen omfattar ytterligare räkriare 8A och 8B samt en dator 9, som fungerar som jämförelse- och utmatningsorgan för de kornmande strömpulserna. _ I exempelfallet har strimlornas 10, 11 överlappning arrangerats så, att den svarta strimlan 11 i delrastret 6A och 6B alltid ligger i linje med det invidliggande delrastrets genomskinliga strimla 10. En ljusfront av saimna. bredd som springan eller strimlan 10 rör sig i pilrilctningen C över båda delrastrerna 6A och 6B.

Vid mätning av t.ex. stocktjocklekar, bör dels mellan en stock 1 och den paraboliska spegeln 4 och dles mellan stocken 1 och rastret 6 vara ett tillräckligt avstånd, emedan stocken 1 rör sig och kan stänka smuts på omgiv- ningen. _ _ __ i Genom användning av t.ex. två delraster uppnås i mätprecisionsvärde hälften av rnaxirniprecisionsvärdet för ett raster. Om följande beteckningar används: - den från rastret 6A erhållna pulsmängden = k - den från rastret 6B erhållna pulsmängden = m - totala antalet springor på rastret A = a - totala antalet springer på rastret B = b, erhålles längden av skuggan av den kropp som skall mätas, d.v.s. den dimension S som skall mätas, ur formeln S=(a+b-(k+m))x (ll) vari rnätenheten x (figur 3) är hälften av rasterindelningen. Vid användning av ett raster, skulle mätenheten vara en hel rasterindelning eller Ex. 7900285 -3 \YT Inom ramen för uppfinningen är talrika alternativ tärflcbara. kan vid behov antalet delraster även vara större än två, Lex. 3 eller 4, varvid överlappningen kan göras tätare och mätprecisionen samtidigt förbättras.

Det bör beaktas, att de fotoelektriska omvandlarna kan få ljuspulser även genom förmedling av t.ex. linser eller ljus ledande strimlor. De genm- slçinliga områdena kan vara t.ex. cirkelfomriade eller fyrkantiga, istället för strinlmelfonrade. ll " "i" “M WPÜÜRUUÄIÉTY

Claims (5)

7900 2-85 - 3 Patentkicav:

1. Förfarande för optisk mätning av dimensionen (b) hos en lcropp (1) genom att låta en sin riktning bevarande ljusstråle (8') svepa över en foto- elektrisk omvandlare (7) vid ett framför densamrna placerat raster (6) bestående av växelvis anordnade ogenonlskixdiga (11) och genomskinliga områden (10) så, att den fotoelektriska omvandlaren (7) mottager ljuspulser, varvid den kroppen (1) som skall mätas placeras framför rastret (6) så, att den hindrar ljusstrålen att nå rastret (6) resp. den fotoelektriska omvandlaren" (7) i ett omrâde, som motsvarar dimensionen hos den lcropp som skall mätas, och de mottagna ljuspulser- na omvandlas till strömpulser, varvid den dimension som skall mätas kan beräknas på basen av antalet strömpulser, k än n e t e c k n a t därav, att man ut- nyttjar ett sådant raster (6A, 6B), som med avseende på indelningen i anråden (10, 11) är uppdelat i åtminstone två identiskt indelade, parallellt placerade och varandra överlappande delraster (6A och 6B), från vilka de erhållna ljus- pulserna indikeras och räknas skilt för vardera delrastret (6A, 6B).

2. Anordning för tillämpning av förfarandet enligt patentkravet 1, omfattande - sveporgan (2, 3, 4) för förflyttning av ljusstrålen (8') utan att ändra dess riktning, s - en fotoelektrisk omvandlare (7) för mottagande av ljuspulserna och omvandling av desamma. till strömpulser, - ett raster (6 ), bestående av växelvis anordnade ogenomskinliga (11) och genomskinliga (10) områden och placerat framför den fotoelektriska onwandlaren (7) så, att ljusstråien (8') då den träffar rastret (6) kan genonrtränga via de genomskinliga områdena (10), kännetecknad därav, att - rastret (6) med avseende på indelningeni områden (10, 11) är uppdelat i två identiskt indelade, parallellt placerade och varandra överlap- pande delraster (6A och 6B), - den fotoelektriska omvandlaren är på motsvarande sätt uppdelad i åtlninstone två skilda delomvandlare (7A och 7B) för mottagande av ljus- pulserna från respektive delraster (6A och 6B) , och att - anordningen omfattar räkne- och järnförelseorgan (BA, 8B och 9) för uträkning och behandling av de från delomvandlaren (7A och 7B) kommande strömpulserrla.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att antalet delraster (6A och 6B) är två. ll. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att antalet delraster (6A och 6B) är tre eller flera. ,~ ,' : .-; .--.,_.« ~ . 'm -1 -_--'_.,,.___,_~r_____ _ - ___

4. ¿ QUÉLETÉ? 7900285-3 7

5. Anordning enligt patentknzævet 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att överlappningen av områdena (10, 11) anordnats så, att ett ogenomskinligt område (11) i vardera delrastret (6A och 6B) alltid ligger i linje ned ett genomskinligt område (10) i det invidliggande delr-astret. ??ÉR ;_QUAMry